Laskennallisia menetelmiä ja fysiikkaa yhdistämällä ratkotaan ongelmia ja kehitetään uusia menetelmiä
Tanja Tarvainen aloitti Itä-Suomen yliopiston laskennallisen kuvantamisen ja mallinnuksen professorina vuoden 2021 alussa. Kuvantaminen ja mallinnus ovat yksi osa inversio-ongelmien tutkimusta, joka on Tarvaisen tutkimusalaa. Inversio-ongelmissa häntä kiinnostaa erityisesti uusien kuvantamismenetelmien kehitys, epävarmuuksien mallinnus ja kvantitatiivinen kuvantaminen.
—Nautin ongelmista, joissa laskennallisia menetelmiä ja fysiikkaa yhdistämällä voidaan ratkoa ongelmia ja kehittää uusia menetelmiä. Uudet tomografiset kuvantamismenetelmät ovat yksi esimerkki tällaisesta. Voin tutkimuksessani yhdistää minulle jo kouluajoista mieluisan matematiikan itselleni tärkeisiin sovelluksiin kuten lääketieteellinen ja biolääketieteellinen kuvantaminen, Tarvainen sanoo.
Itä-Suomen yliopistossa sovelletun fysiikan laitoksella on vahva inversio-ongelmien tutkimuskeskittymä, jossa tutkitaan monen tyyppisiä inversio-ongelmia kuvantamismenetelmien kehityksestä ainetta rikkomattomaan testaukseen, prosessikuvantamiseen sekä ilmakehäsovelluksiin.
—Meitä alan tutkijoita Itä-Suomen yliopistossa yhdistää vahva yhteinen menetelmätutkimus, joka luo pohjaa monenlaisille tutkimusaiheille ja sovelluksille. Teemme vahvaa akateemista tutkimusta sekä yhteistyötä soveltajien kanssa. Kaiken pohjana on kuitenkin vahva perustutkimus, jonka käytännön sovellukset eivät aina ole nopeasti nähtävissä, mutta minkä merkitystä ei pidä unohtaa.
Tarvainen ja muut Itä-Suomen yliopiston inversiotutkijat kuuluvat Suomen Akatemian Inversiomallinnuksen ja kuvantamisen huippuyksikköön. Suomalainen inversiotutkimus on kansainvälisesti erittäin korkeatasoista ja arvostettua.
Tarvainen on tutkimuksessaan erityisesti kiinnostunut uusien sähkömagneettisia kenttiä, kuten valoa, hyödyntävien kuvantamismenetelmien kehittämisestä. Hän iloitsee Itä-Suomen yliopiston vahvasta fotoniikan osaamisesta, josta on osoituksena alalle hiljattain myönnetty Fotoniikan tutkimuksen ja innovaatioiden lippulaiva PREIN, joka on yksi Suomen Akatemian rahoittamista lippulaiva-ohjelman osaamiskeskittymistä.
—Minua kiinnostavat erityisesti menetelmät, joissa sähkömagneettisia kenttiä kuten valoa voidaan hyödyntää kuvantamisessa. Esimerkiksi valoa käyttäen saadaan tietoa veren määrästä sekä hapettuneen ja ei-hapettuneen hemoglobiinin suhteesta. Minua kiinnostaa tämän tiedon kehittäminen kuvantamistekniikaksi.
Tarvaiselle hiljattain myönnetty ERC Consolidator Grant -rahoitus liittyy myös valolla kuvantamiseen.
—ERC-projektissa on tavoitteena kvantitatiivisen kytkettyyn fysiikkaan perustuvan kuvantamismenetelmän kehittäminen. Esimerkkinä tällaisesta kytketyn fysiikan ilmiöstä on fotoakustiikka ja siihen liittyvä fotoakustinen kuvantaminen, jossa yhdistyy valon luoma kontrasti ultraäänen resoluutioon. Tämä on monitieteistä perustutkimusta, jossa matematiikkaa ja fysiikkaa soveltaen kehitetään uutta kuvantamismenetelmää – lempiaiheeni siis.
Tarvainen jatkaa tutkimustaan sovelletun fysiikan laitoksella Itä-Suomen yliopistossa, jossa hän vetää omaa työryhmää. Hän kiittelee sekä laitosta että yliopistoa.
—Sovelletun fysiikan laitos on vahvasti tutkimusmyönteinen ja meillä on loistava työilmapiiri. Pidän kansainvälisestä tutkimusilmapiiristä ja sellaisesta vahvasta tekemisen meiningistä. Nämä näkyvät sekä työyhteisössäni Kuopiossa, että kansainvälisessä yhteistyöverkostossa. Itä-Suomen yliopisto on juuri sopivan kokoinen yliopisto. Täällä on hyvät edellytykset tehdä kansainvälisesti vahvaa perustutkimusta, ja yhteistyökumppanit ja soveltajat ovat kuitenkin lähellä.
***
Tanja Tarvainen
Itä-Suomen yliopisto laskennallisen kuvantamisen ja mallinnuksen professori 1.2.2021-
Filosofian maisteri (fysiikka), Kuopion yliopisto 2000
Filosofian tohtori (fysiikka), Kuopion yliopisto 2006
Dosentti (optinen tomografia), Kuopion yliopisto 2009
Tärkeimmät tehtävät:
Apulaisprofessori (Tenure Track), Itä-Suomen yliopisto, 2017-2020
Akatemiatutkija, Itä-Suomen yliopisto 2011-2015
Suomen Akatemian tutkijatohtori, Kuopion yliopisto, 2008–2010
Tutkijatohtori, University College London, 2007-
